Процесс бурения нефтяных скважин: Технология бурения нефтяных скважин

Бурение нефтяных скважин | Добывающая промышленность

Нефть залегает глубоко в земле, и для того, чтобы получить желанное чёрное золото, недропользователи пробираются сквозь километровые толщи горной породы. И удаётся это только благодаря бурению скважин — поисково-разведочных и эксплуатационных.

Поисково-разведочное бурение

На самом первом этапе разработки любого нефтяного месторождения всегда проводится поисково-разведочное бурение. Грубо говоря, бурильщики ищут нефтяное месторождение методом «прощупывания» почвы – разрушением породы в забое.

Главная цель поисково-разведочного бурения — подтверждение наличия в горной породе залежей углеводородов и последующая оценка перспективности участка.

Конечно, перед началом работ необходимо собрать информацию, свидетельствующую о наличии запасов нефти. Ещё в обязательном порядке составляется план разработки методов поиска месторождения и оценки потенциальности нефтеносности.

В результате поисково-разведочного бурения получают скважины – горные выработки небольшого диаметра (от 75 до 400 мм). Они различаются между собой в зависимости от стадии работ. Первые скважины – опорные – бурятся для изучения геологического строения малоизученного участка.

Фото: pxhere.com

Параметрические скважины бурят уже для более глубокого исследования геологического строения пластов на наличие нефти, а также для оценки потенциальной нефтеносности участка. Как правило, глубина бурения скважин на первых этапах поиска выбирается до фундамента.

Во время детальных поисковых работ проводится бурение поисковых скважин, которые позволяют открыть новые залежи нефти на уже найденном месторождении. Полученные скважины изучаются методами проб, сбора керна, ГИС. По результатам исследований осуществляется предварительный подсчёт запасов.

Поисковые скважины бурят до залегания самого нижнего перспективного горизонта – их глубина варьируется от 1,5 до 5,5 км (в зависимости от особенностей геологического строения исследуемого участка и технических условий буровых работ).

Затем недропользователи уже на выявленном нефтеносном участке бурят глубокие разведочные скважины.

Они помогают определить объём и структуру запасов месторождения, точное расположение пластов, физические свойства углеводородов. На конечном этапе разведки составляется карта предстоящей разработки месторождения.

Отметим, что поисково-разведочное бурение не является гарантом обнаружения месторождения нефти. Не исключено, что горнопромышленники даже после продолжительного изучения, казалось бы, перспективного участка, могут столкнуться с «пустым» месторождением.

Виды эксплуатационных скважин

Поисково-разведочные буровые работы – всего лишь предваряющая стадия разработки нефтяного месторождения. Фактически процесс добычи нефти запускается с началом бурения эксплуатационных скважин.

Для добычи нефти бурят скважины трёх разновидностей – они бывают добывающими, нагнетательными, контрольными.

Собственно извлечение нефти на поверхность производится через добывающие скважины. Нагнетательные скважины нужны для закачки в пласты горной породы разнообразных веществ (газа, воды, пара и прочее). Это позволяет поддерживать необходимый для нефтедобычи уровень давления.

Предназначение контрольных скважин – систематическое наблюдение за всеми процессами, происходящими под землёй во время извлечения углеводородов (например, изменение давления).

Как проводится эксплуатационное бурение?

Перед началом добычи недропользователю нужно должным образом обустроить нефтяное месторождение: отметить точное расположение точки бурения, построить все необходимые инфраструктурные объекты, проложить коммуникации, обеспечить объект электроэнергией.

Процесс строительства эксплуатационных скважин проводится в три основных этапа. На стадии подготовки на участке монтируют основание и оборудование для буровой установки, а также прокладывают подъездные пути.

Второй этап строительства скважины включает в себя доставку и сборку нефтяной вышки вместе с дополнительными сооружениями. Затем проводится отладка оборудования параллельно с подводкой всех коммуникаций, необходимых для работы на площадке.

На заключительном этапе недропользователи осуществляют пробный запуск буровой установки. Перед вводом месторождения в эксплуатацию его проверяет специальная комиссия – эксперты должны выдать положительное заключение на добычу.

Месторождение «Ванкорнефти». Фото: rosneft.ru

Сам процесс добычи начинается с бурения неглубокого ствола (до 30 м), на дно которого спускают трубу, указывающую направление буровых работ.

Затем скважина заглубляется на несколько сотен метров – это необходимо для изоляции неустойчивых грунтов пласта. Для долговечности скважины все стенки труб обязательно цементируют.

Нефтеносные слои могут располагаться не в одном, а в нескольких пластах, поэтому на определённых глубинах приходится создавать промежуточные колонны.

По достижении нефтеносного слоя, вскрытия продуктивного пласта и получения притока нефти в скважину опускается эксплуатационная колонна — именно с её помощью осуществляется подъём углеводородов на поверхность.

Нефтяная газовая скважина, бурение нефтяных и газовых скважин на суше на ingeos.ru

На сегодняшний день это главные природные ресурсы, которые нужны для полноценной жизни человечества. Нефть играет особую роль в топливно-энергетическом балансе, из нее изготавливают моторные топлива, растворители, пластмассу, моющие средства и многое другое. Газ в основном служит источником отопления, горючего для приготовления пищи, топливом для машин и сырьем для изготовления различных органических веществ. Именно поэтому их добыча стала главной отраслью в мире. Для того чтобы добыть эти ископаемые, располагающихся глубоко под землей, нужна нефтяная газовая скважина.

1 — обсадные трубы;

2 — цементный камень;

3 — пласт;

4 — перфорация в обсадной трубе ицементном камне;

I — направление;

II — кондуктор;

III — промежуточная колонна;

IV — эксплуатационная колонна.

Что это такое?

Скважиной называют цилиндрическое отверстие в земле с укрепленными стенками почвы специальным раствором, куда человек не имеет доступа. Длина колеблется от нескольких метров, до нескольких километров, в зависимости от глубины залежей полезных ископаемых.

Строительство газовой скважины – это процесс создания горной выработки в земле. Для качественного процесса необходимы мощные буровые установки. Сегодня половина буровых установок работает на дизельном приводе. Они очень удобны в применении при отсутствии электроэнергии. Мощность их постоянно совершенствуется производителями. Надо помнить, что процесс разрушения горных пород высокотехнологичен, который требует высококачественного оборудования и квалифицированных специалистов.

Скважина и ее составляющие

Что такое и чем отличается от шахт и колодцев? В шахты или колодцы люди при необходимости могут спускаться, а вот в скважину они доступа иметь не будут. Помимо этого, длина имеет больший размер чем диаметр. Из вышеперечисленного можно сделать вывод, что скважина – это горная выработка цилиндрической формы без доступа в нее людей.

Нефтяная газовая скважина состоит из устья – это верхняя часть ее, ствол – это стенки и нижней частью является забой. Сама конструкция состоит из нескольких частей. Этими частями являются направляющие, кондуктора и эксплуатационные колонны. Бурение нефтегазовой скважины должно выполняться качественно, чтобы слои почвы не размывались при дальнейшей эксплуатации. Поэтому после устройства направляющей колонны, пространство между почвой и стенкой трубы тщательно цементируют. Это особенно важно, ведь через верхние слои почвы проходят активные, пресные воды. Следующий процесс заключается в устройстве кондуктора. Это спуск колонн до еще большей глубины и опять же цементирование пространства между ними и почвой. Затем все эти операции заканчивают спуском эксплуатационной колонны до самого забоя и вновь все пространство от низа до устья цементируется. Это обеспечит хорошую защиту от расслаивания слоев почвы и грунтовых вод.

Типы горных выработок

Строительство нефтегазовых скважин подразделяется на:

• Горизонтальную
• Вертикальную
• Наклонную
• Многоствольную
• Многозабойную

Классификация по назначению

У каждой есть свое назначение, ниже рассмотрим на какие категории они делятся:

• поисковые
• разведочные
• эксплуатационные

Самые распространенные – вертикальные.

При их устройстве угол наклона от вертикали не превышает 5 градусов. В случае если превышает — то называется уже наклонной. Горизонтальная имеет угол уклона от 80 до 90 градусов от вертикали, но так, как бурить под таким наклоном нет смысла, пробивают обычную скважину или наклонную, а затем уже по необходимой траектории пускают сам ствол. Проектирование подразумевает использование многоствольных и многозабойных конструкций. Разница их состоит в том, что многоствольная имеет несколько стволов, которые разветвляются из точки выше продуктивного слоя почвы. А многозабойная имеет несколько забоев, при этом точка разветвления ниже.

Бурение газовой скважины

Не обойдется без разведочной, ведь она позволяет уточнить запасы полезных ископаемых и собрать данные для составления проекта по разработке месторождения.

Самой важной частью газодобывающих работ является именно эксплуатационная «яма», ведь именно с помощью нее и происходит этот магический процесс добычи нефти и газа.

Эксплуатационную, в свою очередь, можно разделить на несколько подтипов, таких как:

• Добывающие основные
• Нагнетательные
• Резервные
• Оценочные
• Контрольные
• Специального назначения
• Дублеры

Все они играют огромную роль в этом комплексе работ по добыче газа. Первые предназначены непосредственно для добычи газа. Нагнетательные – для поддержания необходимого давления в продуктивных пластах. Резервные — используются для поддержки основного фонда, когда пласт неоднороден. Оценочные и контрольные служат для наблюдения за изменениями давления в пластах, его насыщенности и уточнения его границ. Специального назначения необходимы для сбора технической воды и устранения промысловых вод. А дублеры необходимы на случай износа основных добывающих и нагнетательных.

Способы бурения

Специалисты выделяют несколько методов, с помощью которых проводится бурение на нефть.

• роторное – является одним из наиболее часто используемых методов бурения. Вглубь породы проходит долото, которое вращается одновременно с буровыми трубами. Скорость роторного бурения непосредственно зависит от прочности пород и показателя их сопротивляемости. Популярность данного метода обусловлена, тем, что есть возможность настраивать величину курящего момента в зависимости от прочности и плотности пород и почв. Кроме этого роторное бурение способно выдерживать довольно большие нагрузки при длительном выполнении рабочего процесса;
• турбинное – основное отличие данного метода от роторного заключается в использовании долота, которое работает в паре с турбиной турбинного бура. Процесс вращения долота и бура обеспечивается за счет давления силы воды, которая двигается в определенном направлении между статором и ротором;
• винтовое – рабочий агрегат, с помощью которого осуществляется винтовое бурение на нефть, состоит из множества механических винтов, которые приводят в движение буровое долото. На данный момент винтовой метод используется редко.

Его этапы

Современная промышленность использует несколько видов бурения, но все они состоят из таких основных этапов:

• Проходка бурового ствола. Подразделяется на процесс углубления скважины и очистка от отработанных пород.
Эти операции проходят параллельно друг другу и тесно связаны между собой.
• Разделение пластов
• Освоение буровой скважины
• Ее дальнейшая эксплуатация

________________________________

Возможно, Вам также будет интересно

БУРЕНИЕ СКВАЖИН

ИНЖЕНЕРНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ СКВАЖИН

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН

ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ ГАЗА

ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ НЕОБХОДИМОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА СТРОИТЕЛЬСТВО СКВАЖИН

ОСОБЕННОСТИ КОНСЕРВАЦИИ И РАСКОНСЕРВАЦИИ СКВАЖИН

ОСОБЕННОСТЬ ГАЗОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА ПРОБ ГАЗОВ

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ СУПЕРВАЙЗИНГ В БУРЕНИИ СКВАЖИН?

ОСОБЕННОСТЬ И ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО ТИПА

ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО – ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИТОКА НЕФТИ В СКВАЖИНАХ

ОСОБЕННОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАПАСОВ

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

КАК ПРОИЗВОДИТСЯ ОТБОР ПРОБ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Бурение нефтяных и газовых скважин.

Процесс

Направленное бурение означает поворот скважины по пути сланцевого слоя

Марцеллус — это всего лишь один сланцевый слой, из которого бурильщики пытаются добывать нефть и природный газ.

Разрыв сланца в этой части процесса бурения является источником термина «разрыв пласта»

Для гидроразрыва скважин требуется много воды (~ 5 миллионов галлонов)

храниться в выложенных ямах или закрытых контейнерах (предпочтительно)

Глубина бурения скважин значительно варьируется от региона к региону

График выше, созданный ProPublica, наглядно объясняет процесс гидроразрыва пласта.

Краткий обзор процесса:

После того, как компания определяет, что в местности достаточно ресурсов для разведки, у владельцев прав на добычу полезных ископаемых (где применимо) приобретается договор аренды, государство выдает разрешения, а скважинная площадка и подъездные пути строятся. Затем нетрадиционное нефтегазовое бурение проходит в два основных этапа: наклонно-направленное бурение и интенсификация притока.

Направленное бурение

1. Процесс начинается с бурения до дна пресноводного водоносного горизонта
2. Затем бур втягивается и вытягивает рыхлые породы и отложения на поверхность для удаления (т. е. буровых растворов).
3. Поверхностный кожух (стальные трубы) вставляется в скважину для защиты пресноводных водоносных горизонтов путем создания физического барьера между водоносным горизонтом и буровым материалом. Этот кожух также служит основанием для противовыбросового превентора — предохранительного устройства, соединяющего буровую установку со стволом скважины. Затем цемент прокачивается через обсадную трубу и выходит через отверстие в нижней части обсадной колонны. Цемент нагнетается между обсадной трубой и отверстием, изолируя ствол скважины от пресной воды.
4. Бурение продолжается вертикально, создавая скважину глубиной около 6000 футов (~ 1828 м). Глубина скважины зависит от региона и пласта. В сланцах Марселлус скважина затем бурится горизонтально в среднем еще на 10 000 футов (~ 3048 метров).
5. При достижении заданной длины «эксплуатационная колонна» вставляется по всей длине ствола скважины.
6. Процесс бурения завершен, можно начинать интенсификацию скважины.

Интенсификация скважин

1. Перфоратор направляется в горизонтальную часть скважины, где электрический ток, идущий с поверхности, запускает заряд, который пробивает небольшие отверстия в обсадной колонне и цементе.
2. В случае гидроразрыва пласта большие объемы пресной воды (~6 миллионов галлонов ¹ ), жидкости для гидроразрыва/химикатов и песка затем закачиваются в скважину для разрушения сланцевой формации и высвобождения углеводородов, плотно хранящихся в породе. . В некоторых пластах, таких как сланцы Монтерей в Калифорнии, кислотная обработка является предпочтительным методом интенсификации притока. Колодцы Огайо используют от 9600-15 600 галлонов HCl; WV, 5100-7700 галлонов. Миллионы галлонов пресной воды, более 4300 тонн песка или расклинивающего наполнителя и тысячи галлонов жидкости для гидроразрыва пласта затем закачиваются в землю под чрезвычайно высоким давлением, чтобы раздробить сланец и высвободить природный газ и/или нефть ² .
3. Затем природный газ и нефть могут течь вверх по скважине на поверхность вместе с «обратным флюидом», состоящим из различных пропорций закачиваемых флюидов и других жидкостей из сланцевого слоя, таких как насыщенная солью вода, буровые растворы или рассол. .
4. Эти жидкости перекачиваются в бассейн ожидания (хранилище) или в закрытые резервуары для хранения, где жидкие отходы будут либо переработаны и использованы на другом объекте, либо утилизированы в соответствии с нормативными стандартами, характерными для состояния, в котором они утилизированы.
5. Утилизация обычно включает закачку отходов в колодцы для утилизации отходов класса II, обработку на очистных сооружениях или отверждение и захоронение на поверхности на лицензированных полигонах отходов.

Дополнительная информация о процессе

Дополнительную информацию о процессе добычи нефти и газа в том виде, в каком мы его знаем сегодня, а также об исследованиях агентства в области окружающей среды и здоровья можно найти на веб-сайте EPA.

Где происходит бурение?

Трудно установить, где ведется нетрадиционная добыча нефти и газа, если не изучить данные о добыче нефти и газа по штатам (и даже тогда это не всегда полностью ясно). Пытаясь визуализировать, где находятся все активные (и по большей части нетрадиционные) скважины в США, в 2016 году компания FracTracker проанализировала данные за 2014–2015 годы, чтобы выявить действующие нефтяные и газовые скважины. По нашим приблизительным данным, в настоящее время в Соединенных Штатах работает 1,2 миллиона объектов. Нажмите на карту для получения дополнительной информации:

Сноски

1. Использование воды при добыче сланцевого газа увеличивается на 237-317 и 342-522 тысяч галлонов в квартал на скважину в Огайо и Западной Вирджинии, соответственно. В настоящее время нетрадиционные скважины в этих двух штатах используют 7,7 и 8,1 млн галлонов на скважину.
2. Согласно анализу FracTracker по 505 скважинам штата Ютика в Огайо, на сегодняшний день средняя добыча приходится в основном на природный газ в размере 157 миллионов кВтч по сравнению с 29 кВтч нефти.

Назад в раздел Нефть и газ 101

Морское бурение – Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Морская буровая установка. ^[1]

Морское бурение — это процесс добычи нефти из запасов, расположенных под океанами Земли, вместо запасов, расположенных на материке. За последние годы морские нефтяные вышки значительно развились и превратились в гигантские сооружения, в которых одновременно живут сотни людей. Некоторые объекты расположены на башнях, которые уходят на глубину 1220 метров под поверхность земли, что больше любого небоскреба, который когда-либо задумывался. ^{[2] [3]}

Зачем это нужно?

В последнее время популярность морского бурения возросла в результате ежедневного использования во всем мире большого количества нефти и других нефтепродуктов. По оценкам МЭА, в 2016 году мировое потребление нефти и жидкого топлива составит 96 миллионов баррелей в день , то есть более 35 миллиардов баррелей в год. ^[4] Чтобы удовлетворить этот спрос на ископаемое топливо, нефтяные компании сталкиваются с задачей поиска новых запасов в более отдаленных местах. Поскольку океаны покрывают почти 3/4 земной поверхности, большое количество мировых запасов нефти и природного газа находится под водой. ^[2]

Процесс бурения

Процесс бурения на нефть и природный газ под водой намного сложнее, чем бурение на суше. Добыча, транспортировка и защита окружающей среды при морском бурении сравнительно сложнее, чем при традиционном бурении. Пытаясь упростить этот процесс, нефтяные компании разработали морские нефтяные платформы, чтобы облегчить эту добычу.

После того, как морская буровая платформа будет построена, необходимо разработать какой-либо метод извлечения нефти и газа из-под океана и перемещения их на поверхность без их потери. Для бурения без попадания воды в скважину или без выброса всей нефти в океан используется шаблон для подводного бурения. Этот шаблон представляет собой просто большую металлическую коробку с отверстиями, которая используется для управления процессом бурения и отмечает место каждой эксплуатационной скважины. После того как места для сверления отмечены этим шаблоном, можно начинать процесс сверления. Для бурения этих скважин необходимо количество 9метров бурильных труб соединены в большую бурильную колонну , используемую для глубокого проникновения в земную кору. ^[2] После соединения эта колонна бурильных труб соединяется с устройством, которое ее вращает, и с помощью бурового долота , присоединенного к нижней части бурильной колонны, трубы вдавливаются в поверхность Земли. Этот процесс бурения может занять длительный период времени, от недель до месяцев. ^[2] В течение этого времени, если долото затупляется и требует замены, оборудование перемещается на дно океана в трубе, известной как морской стояк .

По мере углубления скважины в землю поток бурового раствора направляется на буровое долото, а затем возвращается на платформу. Этот буровой раствор жизненно важен для процесса бурения, поскольку он обеспечивает смазку бурового долота, герметизирует стенку скважины и регулирует давление внутри скважины. Любые частицы горной породы, отколовшиеся в процессе бурения, выносятся на поверхность во взвешенном состоянии в буровом растворе. Система фильтрации на платформе очищает грязь перед тем, как снова отправить ее на дно океана. Само бурение происходит поэтапно, при этом скважина пробуривается по длине, а затем футеровается металлической обсадной трубой. На каждом этапе бурения создается участок скважины меньшего диаметра, каждый участок футерован обсадной колонной. После бурения и обсадки 9В скважину опускают пакер 0095 , который расширяется и обеспечивает герметизацию скважины. ^[2]

Хотя буровой раствор помогает контролировать высокое давление, возникающее при бурении, существует значительный риск выброса. Чтобы этого не произошло, буровые установки оснащаются системой предотвращения выброса на морское дно. Эти системы действуют, закрывая скважину гидравлическими цилиндрами, если нефть под давлением толкает скважину, перемещая выбрасываемые жидкости в системы локализации для предотвращения загрязнения.

Процесс добычи

После бурения скважины устанавливается последняя часть обсадной колонны, известная как эксплуатационная обсадная колонна . Эта обсадная труба заканчивается крышкой, которая закрывает скважину, позволяя контролировать поток нефти в скважину. Взрывчатые вещества отправляются под землю для взлома этой эксплуатационной колонны на различных глубинах, чтобы позволить нефти и газу контролируемым образом поступать в скважину и перемещаться на поверхность под разумным давлением.

При первом бурении давления пласта достаточно для подачи флюидов на поверхность, но по мере снижения этого давления могут потребоваться насосы. Иногда в резервуар закачивают воду или газ, повышая пластовое давление и позволяя нефти снова течь. В некоторых случаях пар направляется в скважину для нагревания нефти, повышая ее давление.

Поскольку жидкость, подаваемая на платформу, представляет собой смесь сырой нефти, природного газа, воды и отложений, на некоторых буровых платформах есть производственные мощности для разделения этой смеси. Хотя большая часть переработки происходит на суше, некоторые компании используют переоборудованные нефтяные танкеры для обработки и хранения нефти в море. После некоторой начальной обработки нефть и природный газ транспортируются по подводным трубопроводам и нефтяным танкерам для хранения и обработки на берегу.

Каталожные номера

1. ↑ Викисклад. (19 сентября 2015 г.). Мобильная морская буровая установка [Онлайн].